Waarom benemen bergen je de adem?

Aanpassing aan grote hoogte

Heb je je ooit afgevraagd waarom je op de top van een berg niet op adem kunt komen – zelfs niet als je aan het wandelen bent?

Op zeeniveau bestaat ongeveer een vijfde van de lucht die je inademt uit zuurstof en is de luchtdruk ongeveer 760 mmHg. Naarmate de hoogte toeneemt, neemt de druk af en wordt de lucht ‘dunner’. Door de hogere druk op zeeniveau blijven de zuurstofmoleculen in de lucht samengeperst, zodat het voor ons gemakkelijker is om de hoeveelheid die we nodig hebben in één ademteug in te ademen. Op grotere hoogten spreiden de moleculen zich uit en zijn er in één ademhaling minder zuurstofmoleculen en moeten we veel harder werken om dezelfde hoeveelheid zuurstof binnen te krijgen.

Als je ooit boven de 3000 meter hebt geskied of gewandeld, dan heb je in elke ademhaling meer dan een derde minder zuurstof binnengekregen dan op zeeniveau.

Om dit te compenseren, heeft je lichaam een paar strategieën: eerst haal je dieper en sneller adem om de hoeveelheid lucht die je longen bereikt te maximaliseren. Vervolgens wordt de bloedstroom omgeleid naar de delen van uw longen die de beste zuurstofvoorziening hebben, door vernauwing van de bloedvaten in gebieden met minder zuurstof. Dit verhoogt de hoeveelheid zuurstof die bij het ademen in uw bloed terechtkomt.

Contstante vernauwing van deze bloedvaten kan de bloeddruk in de longen verhogen – een aandoening die formeel bekend staat als pulmonale hypertensie. Met vernauwde vernauwde bloedvaten, heeft het hart vaak moeite om bloed door de longen te pompen, wat kan leiden tot hartfalen. Niet iedereen ontwikkelt deze symptomen, wat suggereert dat genetica en andere factoren het risico van een persoon kunnen verhogen.

PH is niet alleen een probleem voor mensen die op grote hoogte reizen – de ernstigste vorm van PH is een dodelijke aandoening die ongeveer 6.500 mensen in het Verenigd Koninkrijk treft. Het gebeurt wanneer hoge bloeddruk zich opbouwt in de slagaders tussen het hart en de longen en het wordt pulmonale arteriële hypertensie (PAH) genoemd. Het kan worden veroorzaakt door bepaalde geneesmiddelen, genetische mutaties of aangeboren hartziekten, en soms is de oorzaak niet bekend. De huidige behandelingen zijn gericht op het verbeteren van de symptomen en het vertragen van de voortgang van de ziekte, maar er is geen genezing. Een vroege diagnose is van essentieel belang om de levensverwachting van de mensen met PAH te verhogen.

Wetenschappers onderzoeken de processen die PAH veroorzaken en proberen nieuwe manieren te vinden om de ziekte te behandelen door mensen te bestuderen die op grote hoogte leven.

Leren van mensen aan de extremen

Millennia van evolutionaire aanpassingen en natuurlijke selectie hebben ertoe geleid dat meer dan 140 miljoen mensen comfortabel en permanent op grote hoogte leven, zoals in het Andesgebergte en delen van Ethiopië en Tibet. Zij zijn genetisch en fysiek meer geschikt voor de extreme omstandigheden op hoge bergketens.

Zij hebben grotere longvolumes om meer lucht in te ademen of een ander chemisch evenwicht in hun bloed waardoor hun bloedvaten zich niet te veel vernauwen.

Bestuderen hoe mensen die op grote hoogte leven van nature in staat zijn om met ‘ijle’ lucht om te gaan, zou ook kunnen helpen bij het vinden van een nieuwe behandeling voor mensen met PH en PAH.

Targeting a deadly disease

Het BHF financiert onderzoek in het hele Verenigd Koninkrijk om te bestuderen hoe PH zich ontwikkelt in de hoop een remedie te vinden. Wetenschappers die wij financieren proberen de chemische stoffen in de bloedbaan te vinden die mensen in staat zouden kunnen stellen een vroege diagnose te krijgen, te voorspellen hoe goed iemand op een bepaalde behandeling zou kunnen reageren en te helpen voorspellen hoe de ziekte zich zal ontwikkelen.

Aan het Imperial College in Londen bestuderen professoren Martin Wilkins en Lan Zhao PAH al meer dan 20 jaar. Door bloedmonsters te bestuderen van mensen die op grote hoogte in Kirgizië leven, hebben zij vastgesteld dat een zeldzame modificatie van een bepaald molecuul in de wand van de bloedvaten – guanylaat cyclase – in verband wordt gebracht met een lagere bloeddruk in de longen – een belangrijke verdediging tegen het ontstaan van PAH. Er zijn nu geneesmiddelen ontwikkeld die zich richten op deze molecule voor de behandeling van PAH en het team onderzoekt samen met de industrie ook andere doelwitten.

Recente doorbraken

BHF Professor Nick Morrell en zijn team in Cambridge bestuderen de genetica achter PAH. Zij hebben eerder aangetoond dat defecte versies van het gen BMPR2 verantwoordelijk zijn voor een erfelijke vorm van PAH en zij hebben nu 4 nieuwe genen geïdentificeerd die verantwoordelijk zijn voor de aandoening. Dit kan mensen die aan deze dodelijke ziekte lijden de antwoorden geven die zij nodig hebben en ervoor zorgen dat hun familieleden op een dag kunnen worden gescreend. Ook zijn mogelijke nieuwe aangrijpingspunten voor geneesmiddelen tegen de aandoening geïdentificeerd.

In Edinburgh heeft professor Mark Evans het exacte ionkanaal ontdekt waarop de bestaande PAH-medicijnen zich richten. De huidige behandelingen zijn beperkt en hebben een hele reeks bijwerkingen omdat ze niet specifiek voor PAH zijn ontwikkeld. Door de ontdekking van het doelwit, TPC2, kunnen de medicijnen veel beter worden gemaakt.